虚拟现实技术及其在教学中的作用与影响

JournalofKashgarTeachersCollegeVol.26No.3May2005

虚拟现实技术及其在教学中的作用与影响

Ξ

阿曼古丽・排祖拉

(喀什师范学院信息工程技术系,喀什844007)

摘　要:讨论了虚拟现实技术的构成和技术特点,分析了虚拟现实系统在高校教学中的作用和影响.关键词:虚拟现实;高校教学

中图分类号:　　文献标识码:A　　文章编号:10062432X(2005)03200100202　　虚拟现实(VirtualReality)本质上就是利用计算机产生一个让人以自然的视、听、触、嗅等功能感觉到三维空间环境.虚拟现实思想起源于1965年IvanSutherland在其《终极的显示》一文,在文中他首次提出了虚拟现实系统的思想.

(5)自主性.是指虚拟世界中物体可按各自的模型和

规则自主运动.

1.2　虚拟现实系统的构成虚拟现实系统的模型如图1.用户通过传感装置直接对虚拟环境进行操作,并得到实时三维显示和其他反馈信息(如触觉,力觉反馈等).当系统与外部世界通过传感装置构成反馈闭环时,在用户的控制下,用户与虚拟环境间的交互可以对外部世界产生作用(如遥操作等).

1　虚拟现实的有关技术特征及构成从本质上说,虚拟现实就是一种仙境的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实施感知交互手段,最大限度的方便用户的操作,从而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率.

1.1　虚拟现实技术的主要技术特征

虚拟现实技术的概念可以归纳如下:虚拟现实是利用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱,操作现场等),通过多种传感设备使用户与该环境直接进行自然交互的技术.

虚拟现实技术因此具有以下五个主要特征:

(1)沉浸性.使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身

图1　虚拟现实系统的模型

临其境”感觉,使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的,而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用,就像真正的客观世界一样.

(2)交互性.是指在虚拟环境中,学生如同在真实的环

图2　虚拟现实系统的构成

虚拟现实系统主要由6个模块构成:(1)检测模块.检测用户的操作命令,并通过传感器模块作用与虚拟环境.

(2)反馈模块.接受自传感器模块信息,为用户提供实时反

境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系,其中学生是交互的主体,虚拟对象是交互的客体,主体和和客体之间的交互是全方位的.

(3)构想性.是指虚拟现实是要能启发人的创造性的

馈.(3)传感器模块.一方面接受来自用户的操作命令,并将其作用与虚拟环境;另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户.(4)控制模块.对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用.(5)缄默模块.获取现实世界组成部分的三维表示,并由此构成对应的虚拟环境.

1.3　虚拟现实技术的分类

活动,不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示,提高感性和理性认识,而且要能使学生产生新的构思.

(4)动作性.是指学生能以客观世界的实际动作或以

人类实际的方式来操作虚拟系统,让学生感觉到他面对的是一个真实的环境.

Ξ收稿日期:20052020

作者简介:阿曼古丽・排祖拉,女(维吾尔族),喀什师范学院信息工程系讲师.

第3期

阿曼古丽・排祖拉:虚拟现实技术及其在教学中的作用与影响　・10　1・

根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸的程度不同,虚拟现实技术可分为三类.

(1)桌面三位虚拟现实.这由一台普通的计算机系统

的实验课开设虚拟试验,从而不断完善实现培养目标的计划,建立起较为系统的、合适创新人才培养的教学系统.

2.3　促进教学手段方式的变化

组成,计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口,通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互.系统的特点是结构简单,价格低廉,经济使用,易于普及推广,但缺乏真实的现实体验.

(2)沉浸的虚拟现实.它是一套比较复杂的系统,使用

虚拟现实是一种直接的信息传递方式.其提供了直观的、形象的、多重感官刺激的视听觉材料.通过亲临其境的、自主控制的人机交互,用视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应,营造了一种“自主学习“的环境.学生通过自身与信息环境的相互作用获得知识技能,使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形势表示出来,大大提高了学生的理解能力和掌握能力.

2.4　教学场所的变化

者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流.该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去,但由于其价格昂贵,所以难以推广.

(3)共享性虚拟现实.它是由多个用户通过计算机网

虚拟现实技术使教学不再局限于有形的课堂和试验室中,教学和动手操作的空间和时间得到无形的扩展.通过互联网也将为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所,实现资源共享.

2.5　节省教育投资

络连接在一起,同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历,达到协同工作的目的.

虚拟现实是通过多媒体技术与仿真技术相结合,声称逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户用自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互.然而当前的网络教学大多是基于Web的,要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的反馈是交互虚拟现实是极其困难的(一是技术原因,而是资金原因).但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日益成熟和完善,这些以Web技术为基础的网络虚拟现实技术,同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标,在相当程度上高效,经济的实现了虚拟现实系统的目标.

由于网络虚拟现实技术的出现,不仅促进了虚拟现实技术的普及应用,而且也给网络教学带来了新的教学手段,有效的提高了网络教学的质量.因此,充分认识虚拟现实技术在网络教学中的重要性,研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律,从而进一步促进网络教学的发展,已成为当前网络教学中的一个重要课题.

采用虚拟技术的实验室许多仪器或部件都是“虚拟”的.其功能是由使用者参与定义的采用功能模块式结构.可根据发展需要重新生成新的仪器设备,以使之能跟上教学内容的不断更新而不至于淘汰整套仪器设备,使操作训练能及时跟上测试技术的发展,同时还具有良好的集成性、控制性和交互性、可多次重复等优点.在一些经济落后的地区可通过虚拟现实软件做一些试验,这样既减少了仪器设备经费的投入,又解决了高校实验经费不足的问题.

虚拟现实技术进入高校教学,将探索和发展现代教育思想、提高教育技术水平、改造试验环境优化教学过程、培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响.随着虚拟现实技术研究和运用的进一步发展和成熟,将会出现虚拟教学课堂、虚拟实验室、虚拟大学、虚拟社会,因而具有巨大的应用环境.

网络虚拟现实技术在网络教学中已经发挥了越来越大的作用,由于他在技术上的优势,使得采用网络虚拟现实技术的网络教学,在有关专业上取得了很好的教学效果.我们通过教学实践和教学设计,采用相适应的网络虚拟现实技术,才能够充分发挥出其技术特点,实现预期的教学目标.随着虚拟现实技术的不断开发和推广应用,用虚拟现实技术改造传统的计算机辅助教学手段,具有情景化学习、协作学习、远程教育等多种特性,可以得到更好的教学效果,并降低教学成本.将虚拟现实开发应用于教育新技术是必然趋势,也是让虚拟现实技术实现其自身价值的最佳途径之一.

2　虚拟现实技术在高校教学中的作用及影响

2.1　促进教学观念的转变

虚拟现实技术的应用,首先要求教师必须改变教学观念.充分应用新的技术平台,实现教师由演示者向指导者、创新的帮助者的转换,学生由模仿者向探求和创造者转换,达到由培养经验型人才向培养创造性人才的转变.其次要求教师善于运用教师策略,启发学生思维,鼓励学生将自主设计,自主探索与协作研究相结合,以不断提高学生创新思维,分析、解决问题的能力,从而培养学生的创新能力和实践能力.

2.2　促进教学内容的更新

参考文献:

[1]曾建超,俞志贺.虚拟现实技术及其应用[M].北京清

虚拟现实技术引入教学,要求我们根据虚拟现实技术的特点,改革教学内容,深入研究每门课程和每项内容在人才培养工作中所起的作用.要从培养学生创造能力和实践能力出发,整体规划设计教学内容,把现代教育技术与培养思路和目标融入教学之中.对于因时间、空间无法讲清的内容,可采用虚拟现实技术加以辅导,对于以往因缺乏设备、场地不合适、实验时间过长、有危险性等原因无法开出

华大学出版社,1996.

[2]余胜泉,等基于静态图像的虚拟现实技术及其在教育

领域中的应用[DB/OL].http//www.k12.com.cn/

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